2.3 Расчет мощности электродвигателей станка и их выбор

2. 3 Расчет мощности электродвигателей станка и их выбор

         Мощность, необходимая для работы станка, определяется режимом работы станка с учетом обеспечения его высокой производительности экономичности и безопасности обслуживания. Как известно, режим резания и другие режимы обработки деталей на станках характеризуются определенными расчетными параметрами, к которым относят: глубину резания (t), подачу или перемещение сверла на один оборот шпинделя (S), скорость резания или скорость перемещения стружки относительно сверла (V).

    По указанным параметрам, а также по коэффициентам, характеризующий обрабатываемый материал и материал сверла, можно найти усилие резания или усилие другой обработки, а по ней и скорость сверления определить необходимую мощность станка. Эта мощность определяется самым тяжелым режимом обработки, задаваемым технологической картой станка или картами технологических нормативов станка.

   

2. 3. 1 Расчет и выбор электродвигателя шпинделя

         Скорость резания при сверлении V_ZС (м/мин), рассчитывается по формуле:

                                   V_ZС = C_V • d_C^Zv/ T^Mv • S^Yv,                                  (2. 1)

где S – подача инструмента, мм/об, (ПРИЛОЖЕНИЕ 6, Таблица 1);

d_C– диаметр рабочего инструмента (сверла), мм, (из задания);

C_V- cкоростной коэффициент обработки материала, (ПРИЛОЖЕНИЕ 6,      Таблица 2);

Zv, Mv, Yv - показатели степени, (ПРИЛОЖЕНИЕ 6, Таблица 2);

T - стойкость инструмента, мин, ( ПРИЛОЖЕНИЕ 6, Таблица 3).

V_ZС = ( 9, 8 • 18 ^{0, 4})/(45 ^{0, 2} • 0, 39 ^{0, 5} ) = 23, 31 м/мин.

Частота вращения шпинделя N_ШП (об/мин), определяется по формуле:

                                 N_ШП= V_ZС • 1000 / π • d_C,                                        (2. 2)

d_C – диаметр рабочего инструмента (сверла), мм, (из задания).

N_ШП = 23, 31 • 1000 / 3, 14 • 18 = 412, 42 об/мин.

Мощность резания при сверлении P_ZС (кВт), рассчитывается по формуле:

                                    P_ZС = M_C • N_ШП / 9550,                                         (2. 3)

где  M_C -вращающий момент на шпинделе при сверлении, Н∙ м;

                                              M_C = 9, 81• C_M • S^Ym • d_с^Zm,                                   (2. 4)

где C_M, Ym, Zm– моментные коэффициенты и показатели степени, отн. ед. для

сверления принимаются по (ПРИЛОЖЕНИЕ 6, Таблица 4).

M_C = 9, 81 • 0, 0345 • 0, 39 ^{0, 8} • 18 ²= 9, 81 • 0, 0345 • 0, 47• 324= 51, 53 Н∙ м;

P_ZС= 51, 53 • 412, 42 / 9550 = 2, 22 кВт.

Расчетная мощность двигателя Р_ДР (кВт), определяется по формуле:

                                               Р_ДР1= P_ZС / η _СТ,                                                 (2. 5)

где η _СТ – КПД главного привода при полной нагрузке, отн. ед.,

η _СТ = 0, 75.

Р_ДР1= 2, 22 / 0, 75 = 2, 96 кВт.

Согласно условия Р₁ ≥ Р_ДР1 выбирается асинхронный двигатель.

    Параметры двигателя M1: по справочнику выбираю трехфазный двигатель типа АИР 100 S4, мощность Р₁ = 3 кВт; номинальный ток I₁= 7, 2 А; напряжение питающей сети 380 В; частота f = 50 Гц; частота вращения n=1410 об/мин;          h= 82, 6%; соsj = 0, 82; коэффициент пуска К_пуск. = 7, (ПРИЛОЖЕНИЕ 7).

2. 3. 2 Расчет и выбор двигателя подачи суппорта

    Мощность, расходуемая исполнительным органом станка на осуществление подачи суппорта, осуществляется двигателем М2 и может быть определена по мощности электродвигателя шпинделя М1.

                                           P_П = (0, 001…0, 01) • P_ZС,                                        (2. 6)

где P_П– мощность подачи суппорта, кВт.

    P_П = (0, 001…0, 01) • 2, 22 = 2, 22• 10^-3... 2, 22 • 10^-2 кВт.

Принимаем P_П = (2, 22 • 10^-3 + 2, 22 • 10^-2): 2 = 1, 22 • 10^-2 кВт, что является средним арифметическим значением диапазона 2, 22 • 10^-3... 2, 22 • 10^-2.

Расчетная мощность двигателя Р_ДР2 (кВт), определяется по формуле:

                                         Р_ДР2 = P_П / η _СТ2,                                                      (2. 7)

где η _СТ2 – КПД привода подачи супорта, отн. ед.,

η _СТ2 = 0, 15.

Р_ДР2 = 0, 0122 / 0, 15 = 0, 081 кВт.

    Согласно условия Р₂ ≥ Р_ДР2 выбирается асинхронный двигатель.

    Параметры двигателя M2: по справочнику выбираю трехфазный двигатель типа АИР 50 А2 мощностью Р₂ = 0, 09 кВт; номинальный ток I₂ = 0, 3 А; напряжение питающей сети 380 В; частотой f = 50 Гц; частотой вращения n = 2660 об/мин; h= 60%; соsj = 0, 75; коэффициент пуска К_пуск. = 4, 5 (ПРИЛОЖЕНИЕ 8).   

2. 3. 3 Расчет и выбор двигателя насоса подачи охлаждающей жидкости   

    Мощность двигателя М3 (кВт) определяется по формуле:

                           Р_ДР3 = К_зап• U₃ • Q₃ • H₃ / 1000 • h_н3 • h_п3 ,                          (2. 8)

где К_зап= 1, 5 – коэффициент запаса;

    U₃= 9810 н/м³ – плотность перекачиваемой жидкости;

Q₃= 22•10 ^{- 5} м³/с – производительность насоса;

Н₃= 12 м – напор насоса;

h_н3= 0, 55– КПД насоса охлаждения;

h_п3= 0, 98 – КПД передачи.

    Р_ДР3 = 1, 5 • 9810 • 0, 00022 • 12 / 1000 • 0, 55 • 0, 98 = 0, 07 кВт.

     Согласно условия Р₃ ≥ Р_ДР3 выбирается асинхронный двигатель.

    Параметры двигателя M3: по справочнику выбираю трехфазный электрический двигатель для насоса охлаждения типа АИР 50 В4 мощностью  Р₃= 0, 09 кВт; номинальным током I₃ = 0, 37А; напряжение питающей сети 380 В; частотой f = 50 Гц; частотой вращения n = 1325 об/мин; h = 57%;

соsj = 0, 65; коэффициент пуска К_пуск. = 4, 5 (ПРИЛОЖЕНИЕ 7).

    Основные параметры выбранных двигателей сведены в табл. 2. 1.

Таблица 2. 1 

Технические данные электродвигателей станка

Обозначение на схеме	Марка двигателя	Р, кВт	Iном, А	КПД, %	cos j	К пуск	n,          об/мин
М1	АИР 100 S4		7, 2	82, 6	0, 82
М2	АИР 50 А2	0, 09	0, 3		0, 75	4, 5
М3	АИР 50 В4	0, 09	0, 37		0. 65	4, 5

2. 4 Проверочный расчет и выбор пускозащитной аппаратуры

2. 4. 1 Расчет и выбор магнитных пускателей

    Магнитный пускатель предназначен для длительного включения и отключения потребителей электроэнергии.

Контакторы и магнитные пускатели обеспечивают оперативные переключения электрических цепей с частотой до 1200 включений в час. Эти качества сделали их незаменимыми при управлении электродвигателями постоянного и переменного тока.

Пускатели осуществляют пуск, остановку, реверс, а также нулевую защиту и защиту электродвигателей от перегрузок встроенными тепловыми реле.

Такие пускатели автоматически отключают двигатели при снижении напряжения на 50... 60% номинального и при перегрузках (если имеется тепловое реле).

    Наиболее широкое распространение получили электромагнитные пускатели серии ПМЕ-000 и ПАЕ-100 сI_н от 3, 2 до 150 А. Постепенно их заменяют более совершенными пускателями серии ПМЛ-000000 с I_н от 10 до 200 А.

    Расчет и выбор магнитного пускателя осуществляется по 2 условиям:

    Условие 1. Сила номинального тока пускателя должна быть равна или несколько больше силы номинального тока потребителя (двигателя):

                                                I_{ном. п.} ³ I_{ном. дв.}                                                 (2. 9)

    Условие 2. Сила номинального тока пускателя должна быть равна или больше шестой части силы пускового тока двигателя:

 I_{ном. п.} ³ I_пуск. / 6,                                            (2. 10)

где I_{ном. п}– номинальный ток магнитного пускателя, A;

I_{ном. дв}– номинальный ток двигателя, A;

I_пуск. =I_ном. • К_пуск. – пусковой ток двигателя, А.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: